ACTIONS DE CONTACT ET FERMENTATIONS

SECTION PREMIERE

DEg ACTIONS DE CONTACT EN GÉNÉRAL.

Nous avons groupé dans ce Chapitre, sous 1^ dénomination A*aeiions de contact, un grand nombre de phénomènes trèsimportants, bien qu'ils aient été généralement négligés et méconnus ; ils se rencontrent à chaque pas en chimie organique, et ce sont eux qui président à presque toutes les transformations de la matière dans les êtres vivants. En effet, la plupart des phénomènes chimiques s'y accomplissent sous Tinfluence du contact de certaine^ membranes et de certains tissus organisés, dont la structure délicate exclut toute réaction violente. Aussi la reproduction des principes immédiats naturels et surtout Timitation artificielle des métamorphoses qui se développent au sein des végétaux et des animaux doivent-elles tirer leurs ressources les plus fécondes de l'emploi des actions de contact.

On justiflera par des preuves directes l'importance qu'on doit leur attribuer au point de vue synthétique, en établissant combien sont nombreux les cas où leur influence préside à l'hydratation, à la déshydratation, au dédoublement et à la modification isomérique des principes organiques, soit naturels, soit artificiels, tels que les alcools, les sucres, les essences, les carbures d'hydrogène, les corps gras neutres, les amides, les saccharides, etc.

Nous dirons d'abord quelle est la signification précise du mot action de contact, et à quels caractères on reconnaît les faits qui doivent être rangés dans cette catégorie. Puis nous mon-

DES ACno>S DK IIUMAI'.T £N GË>Én.VI.. 5iJ •

trerons comment ces actions peuvent être conçues en général comme produites par le jeu des forces moléculaices qui déterminent les phénomènes chimiques ordinaires, mais sans préciser tout d'abord la direction exacte des métamorphoses. Avant d'aller plus loin, nous passerons en revue les principales actions de contact, en nous attachant surtout à celles que Ton observe en chimie organique, et nous terminerons en proposant une théorie nouvelle et générale, destinée à ramener l'interprétation et la prévision des effets de contact à la connaissance des effets normaux dus aux affmités proprement dites. Cette théorie s'applique avec une grande netteté à une multitude de phénomènes dont elle permet d'annoncer Texislence et la direction déterminée; et elle représente la plupart des autres avec beaucoup de vraisemblance.

La plupart des phénomènes chimiques résultent de l'action réciproque de deux substances distinctes, qui se transforment toutes les deux; soit qu'elles s'unissent purement et simplem«aW en formant un composé unique, comme il arrive dans la réaciion du gaz oléfiant sur l'acide iodhydrique, ou dans celle de l'oxygène sur l'aldéhyde; soit que plusieurs corps nouv.6aux résultent de leur mise en œuvre, comme on l'observe dans la réaction du nitrate de baryte sur le sulfate de soude, ou dans celle de l'acide oxalique sur l'acide permanganique. Dans ce$ deux cas fondamentaux, aucun des êtres primitifs ne se retrouve à la fin de l'expérience dans l'état où il était d'abord ; mais on obtient des substances nouvelles, formées par une association différente des mêmes éléments, et généralement telles, que Tune d'elles, au moins, renferme des corps simples. empruntés aux deux principes qui ont réagi : Téther iodhydrîqtie contient (a totalité des éléments de Téthylène et de l'acide iodhydrîque; le sulfate de baryte tire une partie de ses éléments du sulfate de soude et une autre partie du nitrate de barvte.

Cependant il n'en est point toujours ainsi : dans certains cas, un seul des deax corps mis en présence se modifie ou se décompose, tandis que l'autre se retrouve â la un de lexpé-

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rience, avec sa composiiion et ses propriétés primilives. Par exemple.» Teau oxygénée, au contact du bioxyde de aian§anà$e> se décompose subitement en eau et oxygène; tan^lis que le bioxyde de manganèse n'éprouve aucune altération. Son concours est pourtant nécessaire ; sans le bioxyde, Tautre substance serait demeurée inaltérée dans les mêmes circonstances; c'e$^ son contact qui détermine la transformation cbimique.

Des phénomènes analogues et plus variés encore peuvent se manifester, lorsque Ton met en présence trois, quatre ou un plus grand nombre de corps. Une modification dans l'état du système, une décomposition ou une combinaison se développe souvent sous l'influence de l'un de ces corps, tandis qu'elle demeurerait nulle en son absence; et cependant le corps qui détermine la réaction subsiste inaltéré, quand la métamorpltose est accomplie. C'est ainsi qu'un mélange d'oxygène et d'hydrogène, mis en contact avec un fragment de platine spongieux à la température ordinaire, se combine avec détonation. Le platine n'entre point en réaction ; mais sans son contact la combinaison ne s'accomplirait point.

Au lieu d'observer dans un système de trois corps des phénomènes de combinaison ou de décomposition provoquées entre deux d'entre eux par le contact du troisième, oa peut obtenir des eiîets tout contraires. En effet, lé contact d'un certain corps, qui* n'entre point en réaction pour son propre compte , peut s'opposer à une décomposition qui s'opérerait sans lui, ou même empêcher la combinaison de deux autr^ substances d'avoir lieu dans les conditions normales de son développement. C'est ainsi que les acides étendus entravent la décomposition spontanée que l'acide cyanhydrique éprouve sous l'influence de l'eau.

Enfln le contact de certaines substances peut agir encore, quoique d'une façon moins tranchée que précédemment* en activant ou en ralentissant des actions qui se produiraient d'elles-mêmes, mais dont ce contact modifie l'accomplissement.

Une étude attentive permet de retrouver la trace de ces effets dans une multitude d'autres réactions.

Les actions de contact se manifestent notamment > quoique avec un caractère moins démonstratif, dans beaucoup de

DES J^CTIONS DE CONTACT EN OÈlVÉltAL. SS"}

cas OÙ le corps agissant par coiilacl se modifle el se décompose pour son propre compte, en même temps qu'il etefce feon action caraclérislique. Aînsî t'eau oxygénée se détruit subite-' ment au 'contact de l'oxyde d'argent; mais, en même temps, rbtyde d*argent se résout de son côté en argent et en oxygène, tes décompositions simultanées de l'eau oxygénée et de l'o^yd^ d'argent, sont provoquées l'une par l'autre, et cependant èlle^ dopèrent séparément, en fournissant chacune des produits tout à fait indépendants. C'est là ce qui ne laisse aucun doute sur le caractère véritable du phénomène.

Enftn il peut arriver que le corps agissant par contact contracte en même temps quelque combinaison, soit avec le corps dont il a déterminé la modification, soit avec les produits de la réaction quMl a provoquée. Ce sont les cas les plus obscurs, ceux dont l'interprétation peut être le plus facilement mise en doute, SI Ton ne s'attache avec une grande sincérité à saisir la physionomie réelle des phénomènes. Néanmoins, ce qui distingue encore ici l'action de contact de l'action chimique ordinaire, c'est que le corps agissant par contact n'intervient pas sous un poids équivalent vis-à-vis des autres corps qu'il mo- (Bfie; de plus, la combinaison secondaire qui peut se former n'es! point d'une nature telle, qu'elle serve d'intermédiaire et qu'elle transmette successivement l'action à la totalité de la masse. Bh poids très-petit du premier corps suffit en général pour déterminer la métamorphose d'un poids infiniment plus C^onsidérable des autres composés ; souvent même la transformation opérée sous l'influence d'une proportion déterminée du' premier corps est presque illimitée.

Si les actions de contact constituent une catégorie tout à fait distincte des actions que provoquent les affinités o/dînaires, ce n*est pas une raison pour les regarder comme inexplicables par l'intervention des forces moléculaires générales, auxquelles on attribue les mutations chimiques. En un mot, il n'est pas nécessaire de faire intervenir ici une force nouvelle, irréductible avec celles qui provoquent les combinaisons et les décompositions ordinaires, et se manifestant exclusivement par les

actions de contact. Nous allons montrer en effet comment on peut concevoir les résultats des actions de contact, sans avoir recours h d'autres considérations, si ce n'est à celles qui se tirent de la notion même de Taffinité et des forces moléculaires. Dans ce premier exposé, nous nous bornerons d'ailleurs à rendre compte des faits d'une manière générale et sans hypothèse, réservant pour plus tard des explications plus précises, mais aussi plus conjecturales. A cette fin , énumérons successive* nient les cas les plus essentiels: ils comprennent des modifications isomériques, des décompositions et des combinaisons; les effets varient, suivant que l'on envisage un système formé par deux substances seulement, ou bien un système constitué par trois substances ou par un plus grand nombre.

I. Système formé par deux substances. — Deux corps quelconques étant donnés et mis en contact par voie de juxta« position, de mélange intime, de dissolution, etc., ils exercent d'abord l'un sur l'autre une réaction purement physique, qui se traduit par des effets d'attraction ou de répulsion, de polarisation électrique, magnétique, etc. Par suite, les distailces relatives et la distribution de leurs particules sont en général changées : les deux corps éprouvent une modification moléeulaire.

Si chacun d'eux se trouve dans des conditions d'équilibre suffisamment stables, cette modification n'entratne aucune transformation permanente ; dès qu'on les sépare, ils reprennent leur état primitif. C'est le cas du fer doux soumis à l'influence d'un aimant. Mais il peut en être autrement. Deux ordres d'el^ fcts permanents peuvent se développer, savoir des modiOca*^ tions dans les propriétés , sans changement dans la composition, ou bien des phénomènes de décomposition. Signalons avec plus de détails les caractères généraux qui s'observent dans ces divers changements.

i"". Souvent l'un des deux corps, sinon tous les deux, acquiert sous l'influence de l'autre un nouvel état d'équilibre, plus ou moins stable, et qui peut être susceptible de persister après la séparation. C'est ce qui arrive à l'acier maintenu pendant quelque temps au contact d'un aimant. Tel est également, au point de vue chimique, le cas d'un corps modifié isomérique* ment au contact d'une autre substance, avec laquelle il ne

DBS ACTIOKS Dl CONTACT EX GÉNÉRAL. 539

conlriK^lte aucune combinaison. Ainsi le soufre insoluble se transforme en soufre octaédrique, au contact de l'hydrogène sulfuré; ainsi encore Vessence de térébenthine se modifie iso^ mériquement à loo degrés y au contact des acides citrique* borique et autres, qu'elle ne dissout pas, et au contact de lacide acétique, avec lequel elle se mélange intimement, etc.

On conçoit que de telles modifications, pour devenir per^ roanentes, exigent d'ordinaire que le contact des deux corps soit continué pendant un espace de temps suffisant. L'acier n'acquiert complètement son état d'aimantation qu'après un oontaet très-prolongé avec un autre aimant; le soufre inso-* lubie ne devient soufre octaédrique en totalité qu'après un ou deux jours de contact avec l'hydrogène sulfuré. La lenteur des effets pourrait être attribuée dans ces deux cas à la structure solide de l'aimant et du soufre. Mais cette lenteur dans les résultats ne saurait dépendre de l'arrangement solide que présente le corps modifié, toutes les fois qu'il s'agit de substances liquides, telles que l'essence de térébenthine. Ce carbure se modilie graduellement et successivement, alors même qu'il est intimement mêlé avec l'acide acétique qui le modifie. - Le corps modifié isomériquement peut offrir des affmités nouvelles vis-à-vis des autres corps et manifester certaines réactions qu'il ne présentait pas, avant d'avoir éprouvé le con tact de la substance modificatrice. Par exemple , le soufre oelaédrique est plus difficile à oxyder que le soufre insoluble, et il est au contraire plus facile à combiner avec le mercure. L'essence modifiée ne possède plus la même aptitude à former de ri^drate et du chlorhydrate cristallisés, etc.

a^é Les changements survenus dans l'état moléculaire des corps mis en contact peuvent aller plus loin qu'une simple modification isomérique de l'un d'entre eux. En effet, leur contact modifie nécessairement la loi d'action réciproque qui tient leurs éléments assemblés; par suite on conçoit que ce contact détermine leur dissociation et provoque telle décomposition qui n'aurait pas eu lieu autrement, toutes choses égales d'ailleurs.

Dans d'autres cas, la même cause agira en sens contraire et augmentera la stabilité du système.

H. Système formé par trois substances ou par un plus grand

nombre. -*• Des effets analogues peuvent se développer, par suite des actions mutuelles d'un système formé par trois substances distinctes. Dans un tel système, la loi de Taction Intermoléculaire des éléments de chacun des corps mis en contact se trouvera modifiée sous Tinfluence des deux autres, envisagés séparément ou simultanément : par suite, ce corps pourra éprouver une transformation isomérique, ou subir une décomposition, double phénomène qui rentre dans les cas précédemment exposés.

Mais il peut aussi se développer un effet propre k ce nouveau système, à savoir que l'un des trois corps détermine l'action réciproque des deux autres ; d'où résulteront des combinalspns et des métamorphoses qui n'auraient pas pris naissance sans l'intervention du troisième corps. Voilà comment le platine détermine la combinaison de l'oxygène et de Thydrogèoe.

C'est ici que viennent se ranger les phénomènes dans lesr quels un corps entrant en réaction vis-à-vis. d'un second corps» détermine la transformation d'un troisième, auquel il ne cèdç rien par lui-rmème. Le troisième corps demeurerait inaltéré, s'il était seul, mais il devient propre à se métamorphoser de son côté, en vertu d'une sorte de propagation de l'ébranlement moléculaire du premier. i

Tel est le cas du système formé par le chlore» le gazolé^avit et l'acide sulfureux. L'acide sulfureux sec n'est pas attaqué p^r le cMare et ne s'y combine dans aucune condltion.coqa^; mais l'union du gaz oléfiant avec le chlore déteroûne lacOPPr binaison simultanée de l'acide sulfureux avec ce même phlore, et la formation de l'oxychlorure sulfurique.

C'est également ce qui arrive dans un système formé, .p^r l'alcool, l'acide chlorhydrique et l'acide stéarique. L'étherstéai;ique ne prendra pas naissance si l'on se borne à faire réagir ses deux composants, pris isolément et à la températjure ide loo degrés. Mais si Vpn fait intervenir l'acide chlorhydcique, en même temps que cet acide et l'alcool s'unissent pour former de l'éther chlorhydrique, l'acide stéarique, de son côté, contracte avec l'alcool une combinaison.

Ici nous passons par degrés successifs des phénomènes dus au contact, à ceux qui résultent du jeu normal des affinités proprement dites.

DBS ACTIONS DB GONrACrr BN GÉHtBAL. 54 1

DansleB développemems qui précèdent, on voit des Biodtfi** ctftion^ îsotnériques, des décompositions et des comlHn&isonsi tantôt provoquées, tantôt entravées par certaines actions de contact : cela sufDt pour montrer d'une manière générale cornment ces actions peuvent être ramenées au jeu des forces qui produisent les métamorphoses physiques et chimiques proprement dites. -En définitive, leurs effets ne sont ni plus ni moins obscursque les phénomènes dus aux affinités ordinaires* Les uns et les autres s'expliquent par des analogies générales du même ordre, mais sans se prêter davantage jusqu'à présent a l'application précise des théories de la dynamique.

Avant d'aller plus loin, et pour mettre dans tout son jour le point de vue auquel on s'attache ici, il est nécessaire de résoudre une objection qui a souvent été opposée à toute explication directe des actions de contact. Elle concerne la propiiété que possèdent certains corps, agissant par contact, de provoquer la métamorphose d'un poids pour ainsi dire illimité âes autres corps. Cette propriété a été parfois regardée comme chimérique et assimilée au mouvement perpétuel. Mais il est facile de prouver qu'une telle comparaison n'est nullement fondée.

En effet, l'étude des cas dans lesquels s'exercent les actions '^ contact permet en général de répondre à l'objection d'une manière toute naturelle. Soit, par exemple, le platine déter<mrhiam la combinaison d'une proportion illimitée d'oxygène et (f hydrogène. Cette action peut offrir un triple caractère :

f*. La totalité de l'oxygène et de l'hydrogène est mise en jeu du premier coup. Dans cette circonstance, la combinaison provoquée sur un point, en vertu d'un travail mécanique limité, développe une chaleur suffisante pour enflammer toute la masse.

!2*. On fait arriver sur le platine un courant gazeux d'oxygène et (f hydrogène mélangés. Le platine provoque la combinaison des premières parties; il s'échauffe, par suite de l'effet môme qu'il produit, et il devient de plus en plus apte à continuer l'actlon sur les autres portions du mélange, à mesure qu'elles viennent en contact avec lui.

3". Entin, on peut ne faire arriver à la fois sur le platine qu'une proportion limitée d'oxygène et d'hydrogène. Le métal détermine la combinaison des deux gaz et l'on attend que la

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chaleur produite se soit dissipée, avant de faire agir le platine sur une nouvelle proportion d'oxygène et d'hydrogène. Dans ces conditions comme dans les précédentes l'action du platine peut continuer indéfiniment, et on voit clairement pourquoi son activité ne s'épuise pas. C'est parce que l'état du système formé par l'oxygène, l'hydrogène et le platine ne se retrouve pas à la fin de l'expérience dans l'état où i!*était au commencement. Il y a eu transformation de quelques-uns de ses élé^ ments et production de chaleur, c'est-à-dire de travail. Dés lors, il n'est point surprenant que l'un des trois corps conserve son état et son aptitude à provoquer indéfiniment la réaction par son contact.

Nous allons maintenant exposer avec plus de détails les principaux phénomènes dus aux actions de contact. Afln d'en mieux marquer les caractères, nous classerons ces phénomènes d'après les influences qui président à leur accomplissement.

A ce point de vue, les actions de contact peuvent se développer dans trois conditions très-différentes, savoir :

1°. Sous l'influence des corps poreux et généralement sous des influences dont le caractère est surtout physique;

2". Sous l'influence des acides et généralement sous des Influences qui présentent un caractère chimique ;

3*>. St>us l'influence des tissus et des principes azotés qui ont appartenu à l'organisation vivante : ce sont les fermentations.

On va résumer les faits principaux compris dans ces trois catégories.

SECTION II

ACTIONS DE CONTACT DÉTEBMINÊES PAU LES CORPS POKEUX ET ANALOaiilS.

Les phénomènes de contact les plus simples en apparence sont ceux qui résultent d'actions purement physiques, et par-